【软件设计】之设计模式的六大原则 (转)

设计模式六大原则

• 单一职责原则 实现类要职责单一
• 里氏替换原则 不要破坏继承体系
• 依赖倒置原则 要面向接口编程
• 接口隔离原则 在设计接口的时候要精简单一
• 迪米特法则 \ 最少知道原则 要降低耦合
• 开闭原则 对扩展开放，对修改关闭

设计模式六大原则

软件编程总原则：低耦合，高内聚

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一、单一职责原则 : 一个类只负责一项职责。

在软件编程中，为避免因修改某个功能而导致其他功能异常，需遵循单一职责原则。

• 问题由来：类T负责两个不同的职责：职责P1，职责P2。当由于职责P1需求发生改变而需要修改类T时，有可能会导致原本运行正常的职责P2功能发生故障。
• 解决方案：遵循单一职责原则。分别建立两个类T1、T2，使T1完成职责P1功能，T2完成职责P2功能。这样，当修改类T1时，不会使职责P2发生故障风险；同理，当修改T2时，也不会使职责P1发生故障风险。

遵循单一职责原则的优点：

• 可以降低类的复杂度，一个类只负责一项职责，其逻辑肯定要比负责多项职责简单的多；
• 提高类的可读性，提高系统的可维护性；
• 变更引起的风险降低，变更是必然的，如果单一职责原则遵守的好，当修改一个功能时，可以显著降低对其他功能的影响。

说明：单一职责原则不只是面向对象编程思想所特有，只要是模块化的程序设计，都适用单一职责原则。

二、里氏替换原则：子类可以扩展父类的功能，但不能改变父类原有的功能。

继承包含这样一层含义：父类中凡是已经实现好的方法（相对于抽象方法而言），实际上是在设定一系列的规范和契约，虽然它不强制要求所有的子类必须遵从这些契约，但是如果子类对这些非抽象方法任意修改，就会对整个继承体系造成破坏。而里氏替换原则就是表达了这一层含义。

继承作为面向对象三大特性之一，在给程序设计带来巨大便利的同时，也带来了弊端。比如使用继承会给程序带来侵入性，程序的可移植性降低，增加了对象间的耦合性，如果一个类被其他的类所继承，则当这个类需要修改时，必须考虑到所有的子类，并且父类修改后，所有涉及到子类的功能都有可能会产生故障。

• 问题由来：有一功能P1，由类A完成。现需要将功能P1进行扩展，扩展后的功能为P，其中P由原有功能P1与新功能P2组成。新功能P由类A的子类B来完成，则子类B在完成新功能P2的同时，有可能会导致原有功能P1发生故障。

• 解决方案：当使用继承时，遵循里氏替换原则。类B继承类A时，除添加新的方法完成新增功能P2外，尽量不要重写父类A的方法，也尽量不要重载父类A的方法。

里氏替换原则包含以下4层含义：

• 子类可以实现父类的抽象方法，但不能覆盖父类的非抽象方法。
• 子类中可以增加自己特有的方法。
• 当子类的方法重载父类的方法时，方法的前置条件（即方法的形参）要比父类方法的输入参数更宽松。
• 当子类的方法实现父类的抽象方法时，方法的后置条件（即方法的返回值）要比父类更严格。

三、依赖倒置原则：面向接口编程

• 定义：高层模块不应该依赖低层模块，二者都应该依赖其抽象；抽象不应该依赖细节；细节应该依赖抽象。

• 好处：

  • 遵循依赖倒置原则可以降低类之间的耦合性，提高系统的稳定性，降低修改程序造成的风险。
  • 采用依赖倒置原则给多人并行开发带来了极大的便利，参与协作开发的人越多、项目越庞大，采用依赖导致原则的意义就越重大。现在很流行的TDD开发模式就是依赖倒置原则最成功的应用。

在实际编程中，我们一般需要做到如下3点：

• 低层模块尽量都要有抽象类或接口，或者两者都有。
• 变量的声明类型尽量是抽象类或接口。
• 使用继承时遵循里氏替换原则。

四、接口隔离原则：建立单一接口

在程序设计中，依赖几个专用的接口要比依赖一个综合的接口更灵活。接口是设计时对外部设定的“契约”，通过分散定义多个接口，可以预防外来变更的扩散，提高系统的灵活性和可维护性。

• 问题由来：类A通过接口I依赖类B，类C通过接口I依赖类D，如果接口I对于类A和类B来说不是最小接口，则类B和类D必须去实现他们不需要的方法。
• 解决方案：将臃肿的接口I拆分为独立的几个接口，类A和类C分别与他们需要的接口建立依赖关系。也就是采用接口隔离原则。

采用接口隔离原则对接口进行约束时，要注意以下几点：

• 接口尽量小，但是要有限度。对接口进行细化可以提高程序设计灵活性是不争的事实，但是如果过小，则会造成接口数量过多，使设计复杂化。所以一定要适度。
• 为依赖接口的类定制服务，只暴露给调用的类它需要的方法，它不需要的方法则隐藏起来。只有专注地为一个模块提供定制服务，才能建立最小的依赖关系。
• 提高内聚，减少对外交互。使接口用最少的方法去完成最多的事情。

接口隔离原则与单一职责原则区别

• 单一职责原则原注重的是职责；而接口隔离原则注重对接口依赖的隔离。
• 单一职责原则主要是约束类，其次才是接口和方法，它针对的是程序中的实现和细节；而接口隔离原则主要约束接口，主要针对抽象，针对程序整体框架的构建。

五、迪米特法则（最少知道原则）：一个类对自己依赖的类知道的越少越好

• 定义：一个对象应该对其他对象保持最少的了解。也就是说，对于被依赖的类来说，无论逻辑多么复杂，都尽量地的将逻辑封装在类的内部，对外除了提供的public方法，不对外泄漏任何信息。

• 问题由来：类与类之间的关系越密切，耦合度越大，当一个类发生改变时，对另一个类的影响也越大。

• 解决方案：尽量降低类与类之间的耦合。低耦合

迪米特法则使用注意事项：

迪米特法则的初衷是降低类之间的耦合，但过分的使用迪米特原则，会产生大量中介和传递类，导致系统复杂度变大。
所以在采用迪米特法则时要反复权衡，既做到结构清晰，又要高内聚低耦合。

六、开闭原则：对拓展开放，对修改封闭

开闭原则是面向对象设计中最基础的设计原则，它指导我们如何建立稳定灵活的系统。

• 定义：一个软件实体如类、模块和函数应该对扩展开放，对修改关闭。

• 问题由来：在软件的生命周期内，因为变化、升级和维护等原因需要对软件原有代码进行修改时，可能会给旧代码中引入错误，也可能会使我们不得不对整个功能进行重构，并且需要原有代码经过重新测试。

• 解决方案：当软件需要变化时，尽量通过扩展软件实体的行为来实现变化，而不是通过修改已有的代码来实现变化。

总结

开闭原则含义是用抽象构建框架，用实现扩展细节，而前5项原则，恰恰是告诉我们用抽象构建框架，用实现扩展细节的注意事项：

• 单一职责原则告诉我们实现类要职责单一；
• 里氏替换原则告诉我们不要破坏继承体系；
• 依赖倒置原则告诉我们要面向接口编程；
• 接口隔离原则告诉我们在设计接口的时候要精简单一；
• 迪米特法则告诉我们要降低耦合；
• 而开闭原则是总纲，他告诉我们要对扩展开放，对修改关闭。

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来源：网络整理 => 原文摘录
关键字：设计模式、六大原则、单一职责原则、里氏替换原则、依赖倒置原则、迪米特法则、开闭原则

参考

• 博客
  • 设计模式六大原则
  • 设计模式之六大原则（转载）
• 书籍
  • 设计模式
  • 设计模式之禅
  • 大话设计模式